数字电子技术课程设计报告
题目：数字钟的设计与制作
学年：03－04 学期：短学期
专业：通信技术班级： 022
学号：姓名：陶方静
指导教师及职称：钱裕禄
讲师
时间：2004年6月25日—2004年7月9日浙江万里学院电子信息学院
一设计目的
1 进一不了解组合逻辑电路和时序电路。
2 熟悉数字钟的组成以及工作原理。
3 熟悉集成电路的引脚安排，如何在实验箱上接线，接线时应注意什么。
二设计要求
1设计指标
（1）时间以24小时为一个周期；
（2）显示时、分、秒；
（3）具有较时功能，可以分别对时及分进行单独较时，使其校正到标准时间；
（4）计时过程具有报时功能，当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时；
（5）为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供标准时间基准信号；
2设计要求
（1）画出电路原理图（或仿真电路图）；
（2）元器件及参数选择；
（3）电路仿真与调试；
（4）PCB文件生成与打印输出；
（5）在面包板上安装此线路并进行调试；
3制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。
4 编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
5答辩在规定的时间内，完成叙述并回答提问。
三工作原理
1 数字钟的构成
数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。图 3—1所示为数字钟的一般构成框图。
图3—1 数字种组成框图
⑴晶体振荡器电路晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证
数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了
晶体振荡器电路。
⑵分频器分频器电路将32769Hz的高频方波信号经32768（215）次分频后得到1Hz的方波信
号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。
⑶时间计数器电路时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位
计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制
计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。
⑷译码驱动电路译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保
证数码管正常工作提供足够的工作电流。
⑸数码管数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为Ｌ
ＥＤ数码管。
2数字种的工作原理
1）晶体振荡器电路
晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。
一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用ＴＴＬ门电路构成；另一类是通过ＣＭＯＳ非门构成的电路，如图3—2所示，从图上可以看出其结构非常简单。该电路广泛使用于各种需要频率稳定及准确的数字电路，如数字钟、电子计算机、数字通信电路等。
图 3—2 CMOS晶体振荡器
图3—2所示电路中，ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。C1、C2均为30pF，当要求频率准确度和稳定度更高时，还可接入校正电容并采取温度补偿措施。由于CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为10MΩ。较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。非门电路可选74HC00或74HC04等。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。
2）分频器电路
通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到１Ｈz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。
为了尽量减少元器件数量，可选用多极２进制计数电路CD4060，ＣＤ４０６０计数为１４级２进制计数器，可以将３２７６８ＨZ的信号分频为２ＨZ，其内部框图如图3—3所示，从图中可以看出，ＣＤ４０６０的时钟输入端两个串接的非门，因此在ＣＰ０和ＣＰ０之间接入振荡器外接元件可实现振荡，
并利用时计数电路中多一个２分频器（后述）可实现１５级２分频，即可得１ＨZ信号。
图3—3 CD4060内部框图
3）时间计数电路
一般采用１０进制计数器来实现时间计数单元的计数功能。为减少器件使用数量，可选７４ＨＣ３９０，其内部逻辑框图如图3—4所示。该器件为双２—５－１０异步计数器，并且每一计数器均提供一个异步清零端（高电平有效）。
图3—4 74HC390内部框图
秒个位计数单元为１０进制计数器，无需进制转换，只需将ＱＡ与ＣＰＢ（下降沿有效）相连即可。
ＣＰＡ（下降没效）与１ＨZ秒输入信号相连，Ｑ３可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰＡ相连。
秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。将１０进制计数器转换为６进制计数器的电路连接方法如图3—5所示，其中Ｑ２可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰＡ相连。
图3—5 十进制—六进制计数器转换电路
分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的Ｑ３作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰＡ相连，分十位计数单元的Ｑ２作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰＡ相连。
时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为１２进制计数器，不是１０的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行１２进制转换。
利用１片７４ＨＣ３９０实现１２进制计数功能的电路如图3—6所示。
另外，图3—6所示电路中，尚余－２进制计数单元，正好可作为分频器２ＨZ输出信号转化为１ＨZ信号之用。
图3—6 十二进制计数器电路
4）译码驱动及显示单元
计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，为了将计数器输出的8421BCD码显示出来，需用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，一般这种译码器通常称为7段译码显示驱动器。
常用的7段译码显示驱动器有CD4511。
本次设计中选择ＣＤ４５１１作为显示译码电路；选择ＬＥＤ数码管作为显示单元电路。
5）校时电路
根据要求，数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。若门电路采用TTL型，则可省去电阻R1和R2。与或非门可选74HC15，非门则可选74HC00或74HC04等。图3—7所示即为用COMS与或非门实现的时或分校时电路，图中，In1端与低位的进位信号相连；In2端与校正信号相连，校正信号可直接取自分频器产生的1H Z或2H Z（不可太高或太低）信号；输出端则与分或时个位计时输入端相连。
如图3—7所示，当开关打向下时，因为校正信号和0相与的输出为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态；当开关打向上时，情况正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。显然，这样的校时电路需要两个。
图3—7所示校时电路存在开关抖动问题，使电路无法正常工作，因此实际使用时，须对开关的状态进行消除抖动处理。通常采用基本RS触发器构成开关消抖动电路，如图3—7所示即为带有该电路的校正电路。
另外，在对分进行校时时应不影响时计数器的现状态，即当分校时时，如果产生进位应该不影响时计数的计数或不产生进位作用，因此，可用分校时时RS触发器的0输出状态来封锁。进位输入信号。74HC51正好为3—3输入的与或非门，多出的输入端可作为封锁信号输入之用。
图3—7 带有消抖动电路的校正电路
6）整点报时电路
根据要求，电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号。
当时间在59分50秒到59分59秒期间时，分十位、分个位和秒十位均保持不变，分别为5、9和5，因此可将分计数器十位的QＣ和QＡ、个位的QＤ和QＡ及秒计数器十位的QＣ和QＡ相与，从而产生报时控制信号。
报时电路可选74HC30来构成。74HC30为8输入与非门。
选蜂鸣器为电声器件，蜂鸣器是一种压电电声器件，当其两端加上一个直流电压时酒会发出鸣叫声，两个输入端是极性的，其较长引脚应与高电位相连。
与非门74HC30输出端应与蜂鸣器的负极相连，而蜂鸣器的正极则应与电源相连
四元器件
1）本课程设计共用到材料有：
网络线2米/人 CD4060集成块1块
74HC390集成块3块 74HC51集成块1块
共阴八段数码管6个 74HC00集成块4块
CD4511集成块6块镊子1把
剪刀1把 10MΩ电阻5个
74HC390集成块3块 74HC30集成块1块
500Ω电阻14个 30p电容2个
32.768k时钟晶体1个四连面包板1块
附：面包板结构图
①WB—1系列面包板之电源座（边系）弹片是由每25个插孔连接在一起的弹片组装而成的。
五列为一组，共有两组，组与组不相通，列与列相通，行与行不通。
②X与Y
③引脚
2）集成快引脚排列图
五各功能块电路图
1）通过4511测试数码管的好坏，如图5—1
图5—1 4511驱动电路
2） 4060构成脉冲发生及分频如图5—2
3） 74390 构成十进制计数器如图5—3
4） 74390构成六进制计数器如图5—4
图5—4 5） 74390构成六十进制计数器如图5—5
6）双六十进制电路如图5—6
图5—6
7）校时电路（分校时时，不会进位到小时）如图5—7
图5—7
8）十二小时计数器如图5—8
图5—8 9）分频—晶振电路如图5—9
图5—9
10）
整点报时电路如图5—10
说明：当时间在59分50秒到59分59秒期间时 分十位、分个 位和秒十位均保持不变，分别为5，9和5；因此，可以将分计数器十位的Qc 和QA ，个位的QD 和QA 及秒计数器十位的QC 和QA 相与，从而产生报时控制信号。
5V
图5—10
六 总接线元件布局简图
总接线电路图要求具有12小时制数字钟，计数器，并具有整点报时功能，分
与时校正功能，以及正确的频率（1HZ ）。
七 芯片连接图
八设计总结
1）实验中遇到的问题及解决方法
实验中遇到的最大问题不是不会接线，而是所接的线是否相同，又或者芯片接触是否良好。我在做实验过程中，也碰到了类似的问题。如在做整点报时电路中，本应该在分的十位和个位以及秒的十位为5，9，5时，蜂鸣器才会叫，而我有三种情况会叫（1，9，5；3，9，5；5，9，5）。会发生这种情况，应该是芯片74HC30D中的引脚1和2有问题。可我仔细检查，接线是对的，那哪里出问题了。我再用万用表测量这两个引脚与对应的引脚是否相同，结果显示是相同的。那就没理由会发生这三种情况了。而别的毛病又找不到，只好再把问题投向这引脚1和2。我把与引脚1，引脚2相连的线拔了，用临时线搭一下。再来测量，居然正确了。这就怪了。前面线也相同的，没道理出错啊。唯一能给出的解释就是我不是用一根线就把它们给连起来，而是通过介质把他们连起来。那样做，是为了整体能够更美观。那想的到美丽的背后竟然是错误。
至于碰到的芯片接触问题，则出现在最后验收过程中。校时，蜂鸣都好好的，偏偏分不会进位到时。也不知道当时十二小时计数器的分怎么进位到时去的呢。检查，再检查，还是不会进位。没办法，只能去请教老师。最后发现由74HC30D中的引脚8，6引出到74HC00D，而这74HC00D上的引脚12，13是低电平，而正常显示应该是高电平。老师就把这芯片重新插可一次，不用说，正常进位。
这两类问题遇到的人特别多。还有不少数问题存在，如没有接高电平，低电平，看错引脚位置等等。
2）设计体会
在设计电路时，应先仿真，再接线。但仿真与实际操作有所不同。有时，在仿真中不能实现的。在实际操作中却是不行的，如在本次实验十进制器，74390本身就是一个十进制器。在实际操作中无需反馈电路即可实现十进制。但在仿真中，一定要有反馈电路才能实现。所以仿真与实际操作有所不同。有时，达到的效果也不同。如在本次实验分频—晶振电路，实际操作中用2HZ 的频率比仿真200HZ 频率速度要快得多了。
3）设计建议
在给定一个电路图时，老师应该多讲讲工作原理，使同学更能掌握实验的过程。以达到实验目的。做实验，难免会出错。有时候，我们所学的知识根本检查不出问题的所在。这就希望老师能提醒我们一下，一来可以顺利完成实验，二来也可以增加知识。
数字电路课程设计题目选编 1、基于DC4011水箱水位自动控制器的设计与实现 简介及要求：水箱水位自动控制器，电路采用CD4011 四与非门作为处理芯片。要求能够实现如下功能：水 箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水； 而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止 抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不 会溢，非常的实用而且方便。 2、基于CD4011声控、光控延时开关的设计与实现 简介及要求：要求电路以CD4011作为中心元件，结合外围 电路，实现以下功能：在白天或光线较亮时,节电开关呈关闭 状态,灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态， 当有人经过该开关附近时，脚步声、说话声、拍手声等都能开 启节电开关。灯亮后经过40秒左右的延时节电开关自动关闭， 灯灭。 3、基于CD4011红外感应开关的设计与实现 在一些公共场所里，诸如自动干手机、自动取票机等，只要人手在机器前面一晃，机器便被启动，延时一段时间后自动关闭，使用起来非常方便。要求用CD4011设计有此功能的红外线感应开关。 4、基于CD4011红外线对射报警器的设计与实现 设计一款利用红 外线进行布防的防盗 报警系统，利用多谐振 荡器作为红外线发射 器的驱动电路，驱动红 外发射管，向布防区内 发射红外线，接收端利用专用的红外线接收器件对发射的 红外线信号进行接收，经放大电路进行信号放大及整形， 以CD4011作为逻辑处理器，控制报警电路及复位电路，电
路中设有报警信号锁定功能，即使现场的入侵人员走开，报警电路也将一直报警，直到人为解除后方能取消报警。 5、基于CD4069无线音乐门铃的设计与实现 音乐门铃已为人们所熟知，在一些住宅楼中都 装有音乐门铃，当有客人来访时，只要按下门铃按 钮，就会发出“叮咚”的声音或是播放一首乐曲， 然而在一些已装修好的室内，若是装上有线门铃， 由于必须布线，从而破坏装修，让人感到非常麻烦。 采用CD4069设计一款无线音乐门铃，发射按键与接 收机间采用了无线方式传输信息。 6、基于时基电路555“叮咚”门铃的设计与实现 用NE555集成电路设计、制作一个“叮咚”门铃，使该装置能够 发出音色比较动听的“叮咚”声。 7、基于CD4511数显八路抢答器的设计与实现 CD4511是一块含BCD-7段锁存、译码、驱动电路于一体的集成 电路。设计一款基于CD4511八路抢答器，该电路包括抢答，编 码，优先，锁存，数显和复位。 8、基于NE555+CD4017流水彩灯的设计与实现 以NE555和CD4017为核心，设计制作一个流水彩灯，使之通 过调节电位器旋钮，可调整彩灯的流动速度。 9、基于用CD4067、CD4013、 NE555跑马灯的设计与实 现
数字钟的设计与制作 一、设计指标 1. 显示时、分、秒。 2. 可以24小时制或12小时制。 3. 具有校时功能，可以对小时和分单独校时，对分校时的时候，停止分向小时进位。校时时钟源可以手动输入或借 用电路中的时钟。 4. 具有正点报时功能，正点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。（选做） 5. 为了保证计时准确、稳定，由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。 二、设计要求 1. 画出总体设计框图，以说明数字钟由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输 路径、方向和频率变化，并以文字对原理作辅助说明。 2. 设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。 3. 选择合适的元器件，并选择合适的输入信号和输出方式，在面包板上接线验证、调试各个功能模块的电路。在确 保电路正确性的同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。（也可选用Mutisim仿真） 4. 在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线，进行合理布局，进行整个数字钟电路的接线调试。 三、制作要求 自行在面包板上装配和调试电路，能根据原理、现象和测量的数据检查和发现问题，并加以解决。 四、设计报告要求 1. 格式要求（见附录1） 2. 内容要求 ①设计指标。 ②画出设计的原理框图，并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能。 ③列出元器件清单，并画出管脚分配图和芯片引脚图。 ④画出各功能模块的电路图，加上原理说明（如2、5进制到10进制转换，10进制到6进制转换的原理，个位到 十位的进位信号选择和变换等）。 ⑥画出总布局接线图（集成块按实际布局位置画，关键的连接应单独画出，计数器到译码器的数据线、译码器到数 码管的数据线可以简化画法，但集成块的引脚须按实际位置画，并注明名称）。 ⑦数字钟的运行结果和使用说明。 ⑧设计总结：设计过程中遇到的问题及解决办法；设计过程中的心得体会；对课程设计的内容、方式等提出建议。 五、仪器与工具 1. 直流电源1台。 2. 四连面包板1块。 3. 数字示波器（每两人1台） 4. 万用表（每班2只）。 5. 镊子1把。 6. 线剥钳1把。 7. 斜口钳1把。
- 数字电子技术课程设计报告 题目：数字钟的设计与制作 ： 专业：电气本一班 学号：姓名： 指导教师： 时间： - —
一、设计内容 数字钟设计 … 技术指标： （1）时间以24小时为周期； （2能够显示时,分,秒; （3）有校时功能,可以分别对时及分进行单独校时,使其校正到标准时间; (4)计时过程具有报时功能,当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时; (5)为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号. ~ 二、设计时间： 第十五、十六周 三、设计要求： （1）画出设计的电路原理图； $ (2) 选择好元器件及给出参数，在原理图中反应出来； （3）并用仿真软件进行模拟电路工作情况； （4）编写课程报告。
！ 摘要 数字钟实际上是一个对标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。秒计数器电路计满60后触发分计数器电路，分计数器电路计满60后触发时计数器电路，当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、数码显示器等几部分组成。 振荡电路：主要用来产生时间标准信号，因为时钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及稳定度，所以采用石英晶体振荡器。 分频器：因为振荡器产生的标准信号频率很高，要是要得到“秒”信号，需一定级数的分频器进行分频。 计数器：有了“秒”信号，则可以根据60秒为1分，24小时为1天的进制，分别设定“时”、“分”、“秒”的计数器，分别为60进制，60进制,24进制计数器，并输出一分，一小时，一天的进位信号。 译码显示：将“时”“分”“秒”显示出来。将计数器输入状态，输入到译码器，产生驱动数码显示器信号，呈现出对应的进位数字字型。 由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路可以对分和时进行校时。另外，计时过程要具有报时功能，当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。 } 为了使数字钟使用方便，在设计上使用了一个变压器和一个整流桥来实现数字钟电能的输入，使得可以方便地直接插入220V的交流电就可以正常地使用了。关键词数字钟振荡计数校正报时
数字电路综合设计案例 8.1 十字路口交通管理器 一、要求 设计一个十字路口交通管理器，该管理器自动控制十字路口两组红、黄、绿三色交通灯，指挥各种车辆和行人安全通过。 二、技术指标 1、交通管理器应能有效操纵路口两组红、黄、绿灯，使两条交叉道路上的车辆交替通行，每次通行时间按需要和实际情况设定。 2、在某条道路上有老人、孩子或者残疾人需要横穿马路时，他们可以举旗示意， 执勤人员按动路口设置的开关，交通管理器接受信号，在路口的通行方向发生转换时，响应上述请求信号，让人们横穿马路，这条道上的车辆禁止通行，即管理这条道路的红灯亮。 3、横穿马路的请求结束后，管理器使道口交通恢复交替通行的正常状态。 三、设计原理和过程： 本课题采用自上而下的方法进行设计。 1．确定交通管理器逻辑功能 ⑴、十字路口每条道路各有一组红、黄、绿灯，用以指挥车辆和行人有序地通行。其中红灯亮表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示停车；绿灯亮表示通行。因此，十字路口车辆运行情况有以下几种可能： ①甲道通行，乙道禁止通行； ②甲道停车线以外的车辆禁止通行（必须停车），乙道仍然禁止通行，以便让甲道停车线以内的车辆安全通过； ③甲道禁止通行，乙道通行； ④甲道仍然不通行，乙道停车线以外的车辆必须停车，停车线以内的车辆顺利通行。 ⑵、每条道路的通车时间（也可看作禁止通行时间）为30秒~2分钟，可视需要和实际情况调整，而每条道路的停车时间即黄灯亮的时间为5秒~10秒，且也可调整。 ⑶、响应老人、孩子或残疾人特殊请求信号时，必须在一次通行—禁止情况完毕后， 阻止要求横穿的那条马路上车辆的通行。换句话说，使另一条道路增加若干通行时间。 设S1和S2分别为请求横穿甲道和乙道的手控开关，那么，响应S1或S2的时间必定在甲道通乙道禁止或甲道禁止乙道通两种情况结束时，且不必过黄灯的转换。这种规定是为了简化设计。 由上述逻辑功能，画出交通管理器的示意图如图8-1所示，它的简单逻辑流程图如图8-2所示。示意图中甲道的红、黄、绿灯分别用R、Y、G表示，而乙道的红、黄、绿灯分别用r、y、g表示。简单逻辑流程图中设定通行（禁止）时间为60秒，停车时间为10秒。
小型智能系统设计与制作 学习情境一智能电子钟设计与制作 一、教学引导 学习目标： 1. 通过查阅资料，能分析电子钟的功能与技术要求，确定电子钟的基本结构； 2. 能根据功能与技术要求，进行显示器、键盘、时钟芯片等器件的选用； 3. 能根据小组成员的实际情况，合理分配学习性工作任务，制订实施计划； 4. 会制定任务设计方案及程序设计结构； 5. 会设计显示、键盘、时钟芯片等各种接口电路； 6. 能使用软件设计、仿真电路并进行PCB制作。 7. 能够整理设计文档，编写智能电子钟的使用说明书。 学习内容 1.接受智能电子钟的设计制作任务，阅读任务书 2.收集资料，了解相关知识 3.制订设计方案 4.显示、键盘等接口电路设计和PCB板设计、制作 5.智能电子钟硬件安装与调试 6.智能电子钟软件设计与调试 7.智能电子钟功能、技术指标测试 8.编写智能电子钟的使用说明书 9.文档资料归档 学习任务 1.完成智能电子钟的方案设计 2.完成智能电子钟的设计与制作 3.完成技术文档的编写 4.完成学习过程的自我评价表填写 二、任务分析 学习要求：在这一环节要求学生分组并结合一下引导问题查阅资料，在充分了解智能电子钟的种类以及各种智能电子钟的技术要求的情况下，确定本次设计的智能电子钟的用途，完成任务分析表、填写过程记录表。 1．任务书 任务：设计并制作一款智能电子钟。 基本要求： （1）以24h计时方式工作； （2）用数码管显示时间和日期； （3）通过按键可以选择显示内容、修改时间； （4）具有校时功能； （5）具有整点报时功能； （6）时间误差：≤0.02％。 可选要求： （1）可以设置闹钟时刻； （2）闹钟时刻到后，若不关闭闹铃，可以间隔5分钟闹一次；
数字钟的设计与制作 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。 从有利于学习的角度考虑，这里主要介绍以中小规模集成电路和PLD器件设计数字钟的方法。 1 数字钟的基本组成及工作原理 1.1数字钟的构成 数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。图1.1所示为数字钟的一般构成框图。
图1.1 数字钟的组成框图 ⑴晶体振荡器电路 晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。 ⑵分频器电路 分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经32768（）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。 ⑶时间计数器电路 时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。 ⑷译码驱动电路 译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。 ⑸数码管 数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为LED数码管。 １.２数字钟的工作原理 １）晶体振荡器电路 晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。 一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用TTL门电路构成；另一类是通过CMOS非门构成的电路，如图1.2所示，从图上可以看出其结构非常简单。该电路广泛使用于各种需要频率稳定及准确的数字电路，如数字钟、电子计算机、数字通信电路等。
多功能数字钟电路的设计与制作 一、设计任务与要求 设计和制作一个多功能数字钟，要求能准确计时并以数字形式显示时、分、秒的时间，能校正时间，准点报时。 二、方案设计与论证 1．数字钟设计原理 数字电子钟一般由振荡器、译码器、显示器等几部分电路组成，这些电路都是数字电路中应用最广的基本电路。振荡器产生的1Hz的方波，作为秒信号。秒信号送入计数器进行计数，并把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。“秒”的计数、显示由两级计数器和译码器组成的六十进制计数电路实现；“分”的计数、显示电路与“秒”的相同；“时”的计数、显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数电路实现。所有计时结果由七段数码管显示器显示。用4个与非门构成调时电路，通过改变方波的频率，进行调时。最后用与非门和发光二极管构成整点显示部分。
2．总体结构框图如下： 图14 总体框图 三、单元电路设计与参数计算 1．脉冲产生电路 图15 晶振振荡器原理图 图16 555定时器脉冲产生电路原理图 振荡器可由晶振组成(如图15)，也可以由555定时器组成。图16是由555定时器构成的1HZ 的自激振荡器，其原理是： 第一暂态2、6端电位为Vcc 3 1 ，则输出为高电平，三极管不导通，电容C 充电，此 时2、6端电位上升。当上升至大于Vcc 3 2 时，输出为低电平，三极管导通，电容C 放电， 11 21 C 1 R C 2 R O
此时2、6端电位下降，下降至Vcc 3 1 时，输出高电平，以此循环。根据公式C R R f )2(43.121+≈ 得，此时频率为0.991。 图17 555定时器波形关系 图18 555定时器产生1Hz 方波原理图 2．时间计数电路 图19 74LS161引脚图 74LS161功能表 v V 2 3 V 1 3 v U 1 74L S 161D Q A 14Q B 13Q C 12Q D 11R C O 15A 3B 4C 5D 6 E N P 7E N T 10 ~L O A D 9~C L R 1 C L K 2
《数字系统与逻辑设计实验》实验报告题目数字钟电路设计与PCB图设计 学院：信息工程学院系电子信息工程 专业： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师：
递交日期：
南昌大学实验报告 学生姓名：学号：专业班级： 实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2018/1/6 实验成绩：“数字钟电路设计与PCB图设计”实验报告 一、实验目的： 1、综合应用数字电路知识； 2、学习使用protel进行电子电路的原理图设计、印制电路板设计； 3、了解电路板制作、安装、调试技能。 二、实验任务及要求： 任务：设计一个12小时或24小时制的数字钟，显示时、分、秒，有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到准确时间。 要求：画出电路原理图，元器件及参数选择，PCB文件生成、3D实物图等。 三、实验原理及电路设计： 1、设计方案与模块框图 利用NE555构成自激多谐振荡器，输出一个频率为1024Hz的脉冲信号。因为数字钟需要的是1Hz的信号，所以需要进行分频处理。这里采用了1024分频，利用三片74LS161分别进行8分频、8分频和16分频，最终得到1Hz的脉冲信号。60秒为1分钟，所以需要一个60进制的计数器。这里还是使用74LS161，通过同步置数进行循环，秒计数每满60向分计数进1，然后自身清零。60分钟为1小时，所以分计数采用的方法和秒计数一样。当分计数和秒计数同时进位时，扬声器发声，即为整点报时。12小时制采用12进制计数器，24小时制采用24进制计数器，两种时制的切换可以通过单刀双掷开关完成。我们在秒进位和分进位处人为地产生一个上升沿，可以完成一次进位，达到校时的目的。时分秒的通过共阴极七段数码管来显示，数码管需要74LS48进行译码。
要注意规范 工作过的朋友肯定知道，公司里是很强调规范的，特别是对于大的设计（无论软件 还是硬件），不按照规范走几乎是不可实现的。逻辑设计也是这样：如果不按规范做的话，过一个月后调试时发现有错，回头再看自己写的代码，估计很多信号功能都忘了， 更不要说检错了；如果一个项目做了一半一个人走了，接班的估计得从头开始设计；如 果需要在原来的版本基础上增加新功能，很可能也得从头来过，很难做到设计的可重用性。 在逻辑方面，我觉得比较重要的规范有这些： 1.设计必须文档化。要将设计思路，详细实现等写入文档，然后经过严格评审通过 后才能进行下一步的工作。这样做乍看起来很花时间，但是从整个项目过程来看，绝对 要比一上来就写代码要节约时间，且这种做法可以使项目处于可控、可实现的状态。 2.代码规范。 a.设计要参数化。比如一开始的设计时钟周期是30ns，复位周期是5个时钟周期，我 们可以这么写： parameter CLK_PERIOD = 30; parameter RST_MUL_TIME = 5; parameter RST_TIME = RST_MUL_TIME * CLK_PERIOD; ... rst_n = 1'b0; # RST_TIME rst_n = 1'b1; ... # CLK_PERIOD/2 clk <= ~clk; 如果在另一个设计中的时钟是40ns，复位周期不变，我们只需对CLK_PERIOD进行重新例化就行了，从而使得代码更加易于重用。 b.信号命名要规范化。 1) 信号名一律小写，参数用大写。 2) 对于低电平有效的信号结尾要用_n标记，如rst_n。 3) 端口信号排列要统一，一个信号只占一行，最好按输入输出及从哪个模块来到哪 个模块去的关系排列，这样在后期仿真验证找错时后方便很多。如：
数字电路设计数字电路应用设计 数字电路应用设计。本书从实用设计方法出发。 通信及相关专业师生的参考用书。也可供电路设计及研发人员参 考阅读。 书名,数字电路应用设计。作者,关静。ISBN,9787030257796。定价,32.00 元。出版社,科学出版社。出版时间,xx-11-1。装帧,平装。开本,16开。 基本信息。数字电路应用设计作者：关静编著出版社：科学 出版社出版时间： xx-11-1开本： 16开I S B N： 9787030257796定价：￥32.00。 内容简介。本书从实用设计方法出发。结合实际应用。 也可供电路设计及研发人员参考阅读。 目录。第1章数字电路实用设计基础1.1 数字集成电路的分类。 特点及注意事项1.2 数字逻辑电路的测试方法1.3 基本逻辑门 电路的测试方法1.4 典型集成逻辑门电路部件逻辑门等等。逻辑门 可以组合使用实现更为复杂的逻辑运算。1.5 组合逻辑电路的分析与设计逻辑运算又称布尔运算布尔用数学方法研究逻辑问题。成功地 建立了逻辑演算。他用等式表示判断。把推理看作等式的变换。这种变换的有效性不依赖人们对符号的解释。 只依赖于符号的组合规律。这一逻辑理论人们常称它为布尔代数。20世纪30年代。逻辑代数在电路系统上获得应用。随后。由于电子技术与计算机的发展。出现各种复杂的大系统。它们的变换规律也遵
守布尔所揭示的规律。逻辑运算通常用来测试真假值。最常见到的逻辑运算就是循环的处理。用来判断是否该离开循环或继续执行循环内的指令。1.6 电路的安装与调试1.7 TTL集电极开路门与三态输出门的应用集电极开路门。即OC门。 是一种能够实现线逻辑的电路。OC与非门电路的特点是将原TTL 与非门电路中的VT3管集电极开路。并取消集成电极电阻。所以。使用OC门时。为保证电路正常工作。必须外接一只RL电阻与电源VCC 相连。称为上拉电阻。如图2所示。1.8 数字IC的接口电路1.9 数字电路的抗干扰问题第2章电子计数器。秒表的制作2.1 电子计数器的制作2.1.1 集成计数器74LS1602.1.2 数码管显示单元2.1.3 计数器电路图与实际制作2.1.4 调整和使用方法2.2 秒表的制作2.2.1 钟表的工作2.2.2 秒表的制作及调整2.2.3 使用BCD计数器和十进制计数器的方法第3章电子储钱罐的设计与制作3.1 设计思路3.2 光电传感器与锁存器部分电路3.2.1 光电传感器光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。 它首先把被测量的变化转换成光信号的变化。然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源。光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高。反应快。非接触等优点。而且可测参数多。传感器的结构简单。形式灵活多样。因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件。它是把光信号转变成为电信号的器件。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。
课程设计任务书 学生姓名： XXX 专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 多功能数字钟电路设计 初始条件：74LS390，74LS48，数码显示器BS202各6片，74LS00 3片，74LS04，74LS08各 1片，电阻若干，电容，开关各2个，蜂鸣器1个，导线若干。 要求完成的主要任务: 用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟，要求如下： 1.由晶振电路产生1HZ标准秒信号。 2.秒、分为00-59六十进制计数器。 3.时为00-23二十四进制计数器。 4.可手动校正：能分别进行秒、分、时的校正。只要将开关置于手动位置。可分别对秒、分、时进行连续脉冲输入调整。 5.整点报时。整点报时电路要求在每个整点前鸣叫五次低音（500HZ），整点时再鸣叫一次高音（1000HZ）。 时间安排： 第20周理论设计、实验室安装调试，地点：鉴主15楼通信实验室一 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
多功能数字钟电路设计 摘要 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。数字钟适用于自动打铃、自动广播，也适用于节电、节水及自动控制多路电器设备。它是由数子钟电路、定时电路、放大执行电路、电源电路组成。为了简化电路结构，数字钟电路与定时电路之间的连接采用直接译码技术。具有电路结构简单、动作可靠、使用寿命长、更改设定时间容易、制造成本低等优点。 从有利于学习的角度考虑，这里主要介绍以中小规模集成电路设计数字钟的方法。
电子技术课程设计报告题目数字钟的设计与制作 专业班级：自动化01班 姓名： 指导教师： 2011年1月7日 数字钟课程设计任务书
数字钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置，与以往的机械式计时相比，它具有走时准、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用；小到人们日常生活中的电子手表，大到车船、码头、机场等公共场所的大型数显电子钟。多功能数字钟由以下几部分组成：555定时器组成的多谐振荡器构成秒脉冲发生器；校正电路；六十进制的秒、分计数器和十二进制的时计数器；秒、分、时的数码显示部分；报时电路等。 具体要求如下：钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置。通过数字钟的制作进一步了解了中下规模集成电路。 设计指示： 1、时间以12小时为一个周期； 2、显示时、分、秒； 3、具有校时功能，可以分别对时、分进行单独校时，使其校正 到标准时间； 4、计时过程具有报时功能，当时间到达正点前十秒进行蜂鸣报 时； 5、用555多振荡器提供表针时间基准信号。 设计要求： 1、画出电路原理图（或仿真电路图）； 3、电路仿真； 2、元器件及参数选择； 4、接线及调试； 目录
一、设计任务与要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 二、总体框图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 三、选择器件。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 四、功能模块。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 五、总体设计电路。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。26 六、设计体会。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。28 一、设计要求及任务
《数字电子技术》课程标准
《数字电路制作与测试》课程标准 一、适用对象 二、适用专业 三、课程性质 本课程是专业的专业知识课程。 本课程是依据专业人才培养目标和相关职业岗位（群）的能力要求而设置的，对本专业所面向的岗位群所需要的知识、技能、和素质目标的达成起支撑作用。在课程设置上，前导课程有《电工基础》（ M01F011 ）、《模拟电路设计与制作》（M01F27E10）、，后续课程有《C语言程序设计》（M01F68D10）、《单片机应用技术》（ M01F66E10）。 四、课程目标 总体目标 通过本课程的学习，学生可掌握逻辑代数、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与整形、可编程逻辑电路基本知识和应用技术、A/D转换与D/A转换等数字逻辑电路相关知识，熟悉常用仪器仪表使用、完成数字电路与功能电路测试、学会简单数字电路设计方法。本课程注重培养学生创新意识、分析和解决实际问题的能力以及工程实践能力、职业素质能力。 1、知识目标 1）熟悉逻辑代数基本知识。 2）掌握组合逻辑电路分析方法和设计方法。 3）掌握触发器的逻辑功能和应用方法。 4）掌握时序逻辑电路的分析方法，了解时序逻辑电路的设计方法。 5）了解可编程逻辑器件基本知识和应用技术。 6）掌握AD/DA变换的基本原理和应用。
7）了解脉冲波形的产生和变化。 2、技能目标 1)会用各种表示方法描述数字电路逻辑功能。 2)学会常用数字集成电路的正确使用方法。 3)会分析较复杂数字逻辑电路的逻辑功能。 4)能根据工作要求，完成简单数字逻辑电路的设计。 5)能通过对数字集成电路芯片资料的阅读，了解数字集成电路的逻辑功能和使用方法。 6)能分析和排除数字逻辑电路中出现的故障。 7)能熟练掌握数字电路中常用仪器仪表的使用 8) 能画出所设计的数字逻辑电路的电原理图，能列出所设计电路的元器件清单，会写所设计电路的测试说明。参与实验室的开放性实验，尊重他人劳动，遵守实验室管理规定，养成良好的职业习惯。 3、素质养成目标 教学中通过对数字集成电路的测试及应用，培养学生实践动手能力，提高了学生分析问题和解决问题的能力，养成了学生实践验证的好习惯。通过分组完成项目任务，培养学生团队协作精神，锻炼学生沟通交流、自我学习的能力。通过实验室实施5S管理理念，从而培养学生形成规范的操作习惯、养成良好的职业行为习惯。 五、参考学时90 学分 6 六、设计思路 《数字电路制作与测试》课程的建设和开发是以高职教育的职业能力培养为目标，将理论与实践紧密结合在一起的。 1．该课程以专业知识为主线，以具体工作任务为载体，培养具有灵活应用常用数字集成电路实现逻辑功能的能力为基本目标，围绕工作任务完成的需要选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学生的就业能力。 2．学习项目选取的基本依据是该门课程涉及的工作领域和工作任务范围，但
数字钟电路设计与制作实验报告 一、实验目的： 1、综合应用数字电路知识； 2、学习使用protel进行电子电路的原理图设计、印制电路板设计 3、学习电路板制作、安装、调试技能。 二、实验任务及要求： 任务：设计一个12小时或24小时制的数字钟，显示时、分、秒，有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到准确时间。可以根据兴趣增加其它与数字钟有关的功能。 要求：画出电路原理图，元器件及参数选择，PCB文件生成、制板及实物制作 三、实验原理及电路设计： 1、设计方案与模块框图 利用74LS161和74LS00 ，555，数码管，开关来设计24小时数字时钟，构造它们主要实现时钟的显示，以及对时、分、秒进行调整，即实现调时的功能。其数字钟系统整体结构 ①74LS161和74LS00计数器：用来设计24小时
②开关与74LS00结合：用来校时，校分，校秒。 ③利用555振荡器：产生脉冲信号 ④数码管：用来显示时分秒。
2、各子模块电路设计及原理说明 74LS161 ：十六进制的计数器，当秒到60时要进位当分上利用74LS161与74LS00的结合，当秒、分到60时对其进行清零，进位。当时24时，对其进行清零。当时分秒个位到9时，对其本位（时分秒）清零和进位。 74LS00 与开关:74LS00与开关的结合，以此来控制校对。 555振荡器：利用555设计一个振荡器产生一个脉冲信号，以此来控制信号的进行与停止、时间的校对。 数码管：显示时分秒。 3、仿真图及仿真方法说明 连好图，按一下仿真键，
①若能仿真且准确无误，会出现24小时的显示则成功了。 ②若不能仿真，数码管不会显示出来示数，或者显示紊乱，则失败，检查电路是否正确，有没有连错，少连错连，不断地改正，不断改进，直到可以仿真，可以显示无错。 ③对校时、校分、校秒：按一下开关，脉冲过来就可以，增加一个数，依次按键对其进行时分秒校对。 四、主要实验元件及器材清单：
多功能数字钟电路的设计与制作 摘要：电子数字钟的应用十分广泛，通过计时精度很高的石英晶振（也可采用卫星传递的时钟标准信号），采用相应进制的计数器，转化为二进制数，经过译码和显示电路准确地将时间“时”“分”“秒”用数字的方式显示出来。与传统的机械钟相比，它具有走时准确，显示直观，无机械传动，无需人的经常调整等优点。它广泛用于电子表、车站、码头、广场等公共场所的大型远距离时间显示电子钟。 【关键词】： 电子钟 秒脉冲 分频器 计数器 译码 驱动 振荡器 整点报时 调试 制作 电子数字钟的应用十分广泛，通过计时精度很高的石英晶振（也可采用卫星传递的时钟标准信号），采用相应进制的计数器，转化为二进制数，经过译码和显示电路准确地将时间“时”“分”“秒”用数字的方式显示出来。与传统的机械钟相比，它具有走时准确，显示直观，无机械传动，无需人经常调整等优点。它广泛用于电子表、车站、码头、广场等公共场所的大型远距离时间显示电子钟。 一．数字钟电路设计思路 图1是数字钟的原理框图 图1 原理框图 时 时计数器 二十四进制 分计数器 六十进制 秒计数器 六十进制 报 时 电 路 较 时 电 路 秒脉冲 发生器 分 秒
二：各单元电路的设计方法 1: 秒信号发生电路 这是数字钟的关键电路，它直接影响到数字钟的走时准确。根据计时的精度确定石英晶振的频率，一般采用32768H Z 的石英晶体振荡器通过15次的分频（15级二分频，因215=32768）来获得秒脉冲的信号，作为计时的基本单位。石英晶振的误差很小，一般可达10-9数量级。如果需要更高精度的可以选用更高的晶体振荡器。经过更多级的分频，可得到更加精确的秒信号，一年中的误差不超过一秒。我们选用CD4060作为秒脉冲发生电路的主要器件，它是14级的二进制计数器/分频器/振荡器。如图2所示，C1，C2，晶振，R4，CD4060等器件构成32768H Z 振荡器。CD4060的9脚10脚11脚内含两个非门电路，16脚为电源，8脚接地，1脚输出12分频信号，2脚输出13分频信号，3脚输出14分频信号，图中的R4是反馈电阻，可使内部的非门电阻工作在线性放大区，C2是微调电容，可改变振荡频率，以保证精确度。12脚为复位功能，当为高电平1时，Q1～Q14输出为0，R 为低电平0时，内部计数器对9脚的脉冲进行计数且右脉冲的下降沿进行翻转。从3脚输出的为32768的第14级二分频，即为2H Z ，经74LS74（D 触发器）再作二分频，从而得到秒脉冲（1H Z 信号）。 为止， 图2 秒信号发生电路 Q 晶振 32768H Z C1 +V DD +5V C2 3-20P R4 +5V 16 15 14 13 12 11 10 9 Q 10 Q 8 Q 9 R CP 1 CP 0 CP 0 Q 12 Q 13 Q 14 Q 6 Q 5 Q 7 Q 4 V SS 1 2 3 4 5 6 7 8 74LS74 1C 1/4 5 1D 6 7 Q 1H Z 74LS74
课题四闪光灯逻辑控制电路的设计与制作 闪光灯逻辑控制电路是电子游戏、广告制作、舞台演出中最常用的逻辑控制电路,和前三个课题不同的是电路采用纯数字电路器件来实现。数字电路能用的器件有通用的中,小规模集成电路和专用的数字集成电路两种,器件的选择余地更大,设计方案较多。数字电路的设计思路与模拟电路有着根本的差别,而且只要电路逻辑设计正确,调试的工作量较小。希望通过本课题的设计与制作,使初学者能熟悉数字电路的一般设计方法。 1.设计内容和要求 设计并制作一个闪光灯控制逻辑电路,设计要求: ①红(R、黄(A、绿(G三种颜色的闪光灯在时钟信号作用下按表3— 5规定的逻辑顺序转换。表中“1”表示灯亮,“0”表示灯灭。要求电路能自启动。 ②状态转换时间间隔为0.5s,设计并制作一个CP脉冲源。 表3-5闪光灯转换顺序表 2. 设计方案的选择
(1逻辑分析 三个闪光灯R、A、G作为三个输出变量,灯亮为“1”,灯灭为“0”,在时钟C P的作用下,共8个状态,其状态转换图如图3-4-1所示。 图3-4-1状态转换图 由状态转换图可知,本电路可以自启动。 设计思路:能否用一个八进制计数器,再设计一个状态转换电路,将计数器的8个输出状态依次转化为灯光控制电路的规定状态,状态转换的真值表如表3-6所示。 表3-6状态转换真值表
由真值表可得输出变量的函数表达式为R=01 2012012Q Q Q Q Q Q Q Q Q ++A=012012012Q Q Q Q Q Q Q Q Q ++ G=012012012Q Q Q Q Q Q Q Q Q ++ (2 设计方案的比较与选择 由上分析,,本课题总的设计方案是先设计一个八进制同步加法计数器为闪光灯逻辑控制电路提供输入变量,再设计一个状态转换电路保证闪光灯按规定顺序工作。八进制计数器根据器件来源,可以选用三片小规模集成触发器如D 触发器,JK 触发器等,也可采用中规模集成计数器如74LS160,74LS161等构成,转换电路的设计方案更多,可采用门电路,也可采用数据选择器,3线8线译码器,甚至只读存储器ROM 来实现。不同的器件对逻辑函数 的处理方式不同。本课题首先确定八进制计数器由十进制同步加法计数器74LS 160来实现,只是转换电路选用不同的器件,介绍三种设计方案供选择比较。 3.单元电路的设计 (1八进制计数器的设计
数字电路设计与制作 【日本】汤山俊夫TN790.2-64 2 一数字电路基础知识 1.74系列主要是门IC、触发器、移位寄存器、计数器等通用性强， 单集成度不高的产品。 2.74系列集成度不高的原因有：①功耗大，每个门功耗约为10mW， 而DIP16的管壳限度为300mW左右。②过分集中，也会影响其通用性。 3.74系列命名： 4.74系列：TTL型：74XX、74SXX、74HXX、74LSXX等 CMOS型：74HCXX 5.正逻辑：“1”作为高电压，“0”作为低电压。 负逻辑：“1”作为低电压，“0”作为高电压。 6.V IH V IL V IH、V IL表示芯片输入端电压，对于TTL芯片，如果输入电压在 2.0V以上，默认为高电平V IH；如果在0.8V以下，则默认为低电 平V IL。对于CMOS芯片，V IH为3.5，V IL为1.5V。
7.V OH V OL V OH、V OL表示芯片输出端电压，使用两级以上的数字IC时连接方法很重要，本级输出的高电平V OH必须成为次级IC所要求的高电平输入V IH。输入输出的连接电平都有一定的余量，TTL IC 的余量为0.4V, CMOS IC的余量为1.45V，因此，TTL的V OH为 2.0＋0.4＝2.4V；V OL为0.8－0.4＝0.4V。而相比之下，CMOS 的噪声容限就要大很多了。 8.滤波电容（旁路电容） 数字IC的电源电压一般都为5V，我们在电源输入端靠近IC地方接入一个0.1 F电解电容或叠层陶瓷电容。给IC补充在电压下降期间的电流。 9.门延迟★ 10.门的作用 11.模拟IC与数字IC ★
数字钟得设计与制作 石河子大学信息科学与技术学院电子信息专业《数字电子技术》课程设计报告 题目:数字钟得设计与制作 时间:2011年7月3号 院校:石河子大学 院系:电子信息工程09 组员 第 1 页共 15 页 石河子大学信息科学与技术学院电子信息专业《数字电子技术》课程设计报告 数字电子技术课程设计报告 一( 设计目的 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。 因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电
路的作用及实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法. 二(实现功能 1(要求内容 1)时钟能够数字显示“时”、“分”、“秒”，分别设计十二进制/二十四进制计数器子电路、六十进制计数器子电路。 2)具有校时功能，能够快速校准“时”、“分”、“秒”。 3)时钟具有整点报时功能，设计整点报时子电路。 三(元器件明细表 1(洞洞板2块 2(0.47uF电容1个 3(100nF电容1个 4(共阴八段数码管7个 5(网络线10米 6(CD4511集成块7块 7(CD4060集成块1块 8(74HC390集成块4块 9(74HC51集成块1块 10(74HC00集成块4块 11(74HC30集成块1块 12(10MΩ电阻5个 13(74HC00集成块4块 14(L7805三端稳压管1个 第 2 页共 15 页
电子技术综合训练 设计报告 题目：简易抢答器制作 姓名： 学号： 班级： 同组成员： 指导教师： 日期：
电子技术综合训练任务书2
摘要 八路数显抢答器的电路主要由五部分组成：数字抢答电路、译码显示电路、可预置时间的定时电路、报警电路以及秒脉冲产生电路。其中数字抢答电路包括了编码电路和锁存电路，实现了对信号编码和锁存的功能，防止二次抢答；译码显示电路能将抢答到的选手编号直观地显示出来；在定时电路中，主持人可通过时间预设开关预设供抢答的时间，且系统将完成自动倒计时；报警电路则起到声报警功能，当在规定的时间内无人抢答时，系统中的蜂鸣器将发出警报声，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能；秒脉冲产生电路用于为定时电路提供一个频率为1Hz的标准时钟信号。该抢答器不仅具有智能化的特点，同时采用数字式显示很直观。 关键词：抢答器编码锁存
目录 一、设计任务与要求 (4) 二、方案设计选择 (5) 三、部分电路工作原理 (6) 四、总体电路设计 (7) 1.抢答器电路 (7) 2.定时电路 (10) 3.报警电路 (11) 4.时序控制电路 (11) 五、实验器材清单 (12) 六、总电路原理图 (13) 七、课程设计总结 (14) 八、参考文献 (15)
一、设计任务与要求 1. 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0～S7表示。 2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。 3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED 数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。 5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。
毕业设计（论文）《数字电路学习机的设计与实现》 专业（系）电气工程系 班级 学生姓名 指导老师 完成日期
目录 第1章任务与要求 (2) 1.1课题概述 (2) 1.2设计容与要求 (2) 1.3参数要求 (2) 第2章引言 (3) 2.1研究背景 (3) 2.2论文研究目标和意义 (3) 第3章方案论证与设计 (4) 3.1 总体设计分析 (4) 3.2 方案的选择与设计 (4) 3.2.1 电源电路 (4) 3.2.2 逻辑电平开关电路 (4) 3.2.3 逻辑电平显示电路 (5) 3.2.4 数码管显示电路 (5) 3.2.5 555检测电路 (5) 3.2.6 时钟与分频电路 (5) 3.2.7集成数字IC电路 (5) 第4章硬件电路设计 (6) 4.1 原理分析 (6) 4.1.1 电源电路 (6) 4.1.2 555检测电路 (7) 4.1.3 逻辑电平开关电路 (9) 4.1.4 逻辑电平显示电路 (9) 4.1.5 数码管显示电路 (12) 4.1.6 时钟与分频电路 (17) 第5章电路调试 (19) 5.1调试的设备 (19) 5.2调试步骤 (19) 5.2.1 电源模块调试 (19) 5.2.2 逻辑开关与显示电路模块调试 (19) 5.2.3 数码管显示调试 (19) 5.2.4 555检测电路调试 (20) 5.2.5 时钟与分频电路调试 (20) 5.2.6集成数字IC电路 (20) 第6章使用说明 (21) 6.1 使用方法 (21) 6.2 注意事项 (21) 6.3 故障分析 (21) 6.3.1 电源模块 (21) 6.3.2 逻辑开关与显示模块 (21)